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Induktion der Flavonoidbiosynthese bei Apfel

(‚Golden Delicious’ und ‚Rewena’)


Projektbeschreibung und Ziele:

Ziel der Arbeit war die Untersuchung von Einflussgrößen auf die Flavonoidbiosynthese im Apfelblatt. An den zwei unterschiedlich schorfanfälligen Sorten ‚Golden Delicious’ und ‚Rewena’ wurden dazu enzymatische und chemisch-analytische Untersuchungen des Phenylpropanoidmetabolismus durchgeführt. Als auf die Flavonoidbiosynthese einwirkende Faktoren wurden dabei Pflanzenstärkungsmittel, der CO2-Gehalt der Atmosphäre, die Stickstoffversorgung der Pflanze und Kombinationen davon untersucht.

Die Ergebnisse der Arbeit lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1) Durch Pflanzenstärkungsmittel ließ sich die Flavonoidbiosynthese stimulieren. Die Reaktionen auf die Behandlung verliefen dabei relativ unspezifisch. Eine erhöhte Enzymaktivität führte bei den Untersuchungen nicht zwingend zu einem Anstieg an Phenylpropanoiden, allerdings ließen sich die Veränderungen im Phenylpropanoidgehalt in der Regel durch Änderungen auf Ebene der Enzymaktivitäten nachvollziehen. Die Bildung von Phenylpropanoiden ist somit neben den an der Biosynthese beteiligten Enzymen vom Substratangebot abhängig. Dies wurde durch den Effekt einer teilweisen Entblätterung der Triebspitzen und dem damit verbundenen Anstieg an Phenylpropanoiden aufgrund veränderter source/sink-Verhältnisse bekräftigt.

2) Die schorfresistente Sorte ‚Rewena’ zeichnete sich im Vergleich zu der schorfanfälligen Sorte ‚Golden Delicious’ durch raschere Induktionen der Flavonoid-biosynthese nach Anwendung von Pflanzenstärkungsmitteln aus. Zudem konnte bei ‚Rewena’ im Anschluss an die Behandlung verstärkt eine Akkumulationen der für die Schorfabwehr bedeutsamen Flavanole beobachtet werden.

3) Durch eine erhöhte CO2-Versorgung konnte eine gesteigerte Enzymaktivität festgestellt werden und die PAL konnte durch Myco-Sin unter erhöhtem CO2 besser induziert werden als unter ambienten Bedingungen. Außerdem führte ein erhöhtes CO2-Angebot zu einer verstärkten Biomasseproduktion.

4) Eine luxuriöse Stickstoffversorgung führte zu einem Rückgang der spezifischen Enzymaktivitäten und zu verringerten Phenylpropanoidgehalten.

Das Induktionspotential der Flavonoidbiosynthese wurde durch ein erhöhtes Stickstoffangebot reduziert.

Durch ein erhöhtes Stickstoffangebot kam es bei Apfel zu einer Veränderung des Trade-offs zwischen dem Primär- und Sekundärstoffwechsel. Entsprechend der „carbon/nutrient balance-Hypothese“ (CNBH) und der „growth differentiation balance Hypothese“ (GDBH) wurden durch ein erhöhtes Stickstoffangebot Wachstumsaspekte verstärkt, während die Gehalte abwehrrelevanter Sekundärmetabolite zurückgingen.